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1、新型电池的开发研制: 针对电池新材料、多材料电极或创新设计的快速制造;
2、微型电池开发:微米尺寸的设计自由度大大提高,支持微米级别电池的制造;
3、柔性电池开发:柔性材料与柔性结构的制造;
4、个性化或异形电池定制:可分别配套打印各电池模块,如不同形状和尺寸的电极与电池壳定 制,实现随形电池、环形电池的制造;
5、全固态电池制造工艺的突破:3D 结构的下一代锂金属阳极、3D 双连续有序微通道、 正负 极与固态电解质的创新结构一体化制造;
6、固态电池创新界面的设计开发与试制:3D打印制备具有多种表面图案微结构(包括线、网格 和柱状图案)的固体电解质,图案
结构可以显著增强界面接触面积,显著降低全固态电池电 阻并提高能量和功率密度。
7、电极创新结构的研制:如大尺寸圆柱结构、厚层结构、晶格多孔结构、全极耳结构、分层多 孔结构、叉指结构、网状结构、同心管型、电缆型结构等;
8、燃料电池电极的创新研制:将燃料电池主体结构的阳极、阴极和电解质材料同时打印出来, 多材料3D打印技术可以有效的降低工艺的复杂度。
9、低成本、低能耗电池生产线的变革:用3D打印设备直接打印电极,省去了涂布、烘干、分 切、制片等制造流程和设备。
快速柔性化电池生产线的建设:既满足批量制造又适合小批量制造或试生产,也适合科研原型制造。
电池研制——3D打印技术在电池领域的应用:
电池研制——3D打印技术在电池领域的解决方案
3D 结构的下一代锂金属阳极构建策略:
例如,基于碳、石墨烯和铜金属的 3D 打印多孔框架作为承载锂金属负极的集流体。
通过用 3D 打印制造多孔基体结构。将多孔基体与熔融锂接触,得到多孔基体/Li 电极。
这些多孔空穴在基 体中提供了对齐的通道,均匀分布了锂离子通量,提供了通过电极的
直接传输路径,并容纳了锂的沉积, 最终大大避免了锂枝晶的形成,解决了锂金属负极
体积变化大的问题。
解决方案一
3D打印电池的构建策略:
(A) 电极的构建策略。
(B) 电池模块的典型架构。
(C) 3D打印电池的配置。
如图B所示,四种类型的 3D 打印模块架构是薄膜、多孔框架、表面图案和纤维。
这些3D打印电池根据几何特性可分为四种配置设计,包括汉堡夹层型、平面叉叠型、同心管型和电缆型(图C)。
解决方案二

基于数字制造的3D打印电池根据几何特性可以分为四种配型设计,包括夹层型、平面型、同心管型和纤维
型(图C)。
详细情况如下:

电池配置
battery configurations
夹层式配置是具有成本效益的大规模生产的经典设计,其中每个模块放置在不同的平面上,并通过逐层堆叠组装。3D打印电池可以设计有定制的任意形状,如圆形、方形、三角形和五边形。然而,这种设计通常尺寸较大,不适合用于微型电池。
三明治形
平面型设计是经典的 3D 打印电池配置,微电极的尺寸和微电极之间的距离可以通过 3D 打印程序进行精确控制。由于高纵横比电极的微尺度结构,这种设计还有助于促进离子转移。
插指形
同心管型是一种独特的电池配置,其中排列均匀且垂直的电极柱被一层固体电解质均匀地覆盖,电极柱之间的区域填充有对电极材料。这种配置在 3D 微电池中很常见,
通常由打印的 3D 电极构成,尤其是对于常见的 3D 硅阳极。
同轴形
纤维型配置是另一种独特的电池配置,其中电缆型电极(阳极)芯被管状外电极(阴极)包围,或者两个线形电极绞合在一起。近年来,纤维型电池作为柔性和可穿戴的
储能装置被广泛研究,用于新兴的智能服装和电子纺织品应用。
纤维形
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